TITRE ALCALIMÉTRIQUE D’ UNE EAU MINÉRALE CORRECTION http://labolycee.org ©

2004/09 Polynésie (4 points) Calculatrice autorisée

1. Le titre alcalimétrique TA

1.1. Pour Va = 0 mL, on lit pH = 7. Il s'agit du pH de l'eau minérale.

1.2. Diagramme de prédominance:

Sur un axe gradué de pH, on place les pKa des deux couples acido-basiques concernés.

On a la relation pH = pKa + log éqaq

éqaq

AH

A

][

][

)(

)(−

où A–

(aq) est la base conjuguée et AH(aq) l'acide conjugué du

couple AH/A–.

Pour pH < pKa, alors AH prédomine sur A– et pour pH > pKa alors A

– prédomine sur AH.

On obtient donc ce diagramme:

Le pH de l'eau minérale étant égal à 7, les ions HCO3– prédominent en solution par rapport aux autres

espèces carbonatées.

1.3. pH = 7 donc la phénolphtaléine est incolore.

1.4. L'ajout d'acide chlorhydrique apporte en solution des ions H3O+ qui vont consommer les ions HCO3

–.

Le pH va diminuer, la phénolphtaléine ne changera pas de couleur. Il faudrait que le pH devienne supérieur

à 8 pour qu'elle devienne rose pale.

On ne peut donc pas déterminer par l'observation un volume équivalent.

1.5. TA = 0 car il n'y a pas ou trop peu d'ions carbonate dans l'eau de pH = 7 pour pouvoir les titrer.

2. Le titre alcalimétrique complet TAC

2.1. On a vu que HCO3– prédomine dans l'eau minérale par rapport aux autres espèces carbonatées.

L'équation de la réaction modélisant la transformation qui a lieu lors du titrage est:

HCO3–

(aq) + H3O+

(aq) = CO2,H2O (aq) + H2O(l)

2.2. na = Ca ×Va = 2,0×10-2

× 14,0×10–3

na = 2,8××××10–4 mol

On utilise la courbe pH = f(Va). Pour Va = 14,0 mL, on lit pH = 4,5.

[H3O+] = 10

–pH

n'a = [H3O+] × V

n'a = 10–pH

× (V1+Va)

n'a = 10–4,5

× (50,0 +14,0)×10–3

n'a = 2,02××××10–6 mol

Justification utilisation de cette réaction pour le titrage:

La réaction support d'un titrage doit être rapide et totale.

Pour que la réaction soit totale, il faut que l'avancement à l'équivalence soit égal à l'avancement maximal.

Si tous les ions oxonium versés étaient consommés alors na – xmax = 0 soit xmax = 2,8.10–4

mol

En réalité, il reste n'a ions oxonium. On a na – xéquivalence = n'a

soit xéquivalence = na – n'a = 2,77976.10–4

mol = 2,8.10–4

mol

donc xéquivalence = xmax. La réaction peut être considérée comme étant totale.

pH 10,3

CO2 , H2O CO32−

0,0 HCO3−

6,3

2.3. Autour de l'équivalence, il se produit un saut de pH. L'équivalence correspond au minimum de la

valeur de la dérivée dVa

dpH.

Le point d'équivalence a pour coordonnées (VaE = 14 ; pHE = 4,5) . Valeurs approximatives, vu le manque

de précision du graphe donné.

2.4. La zone de virage du vert de bromocrésol contient le pH à l'équivalence. Cet indicateur coloré est donc

bien adapté pour repérer l'équivalence.

2.5. A l'équivalence les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques, soit

+OH

n3

versée = −3HCO

n initiale

Ca × VaE = C × V1

C = 1V

VaCaE

×

= 0,50

1410.0,2 2×

−

C = 5,6×10–3

mol.L–1

2.6. C = M

T donc T = C×M

−3HCO

= 5,6×10–3

× 61 T = 0,34 g.L–1

2.7. D'après le texte: "c’est le volume, exprimé en millilitres, de solution d’acide chlorhydrique de

concentration Ca = 2,0×10-2

mol.L-1

nécessaires pour doser 100 mL d’eau minérale en présence de vert de

bromocrésol".

Lors du dosage, on a utilisé seulement V1 = 50,0 mL d'eau minérale, et on a versé 14 mL d'acide

chlorhydrique.

Si on avait utilisé 100 mL d'eau minérale, on aurait versé 28 mL d'acide chlorhydrique.

Donc TAC = 28

VaE

pH

équivalence